数字系统中常用触发器作为存储单元,它是构成时序逻辑电路的基本逻辑器件,根据逻辑功能的不同,触发器可分为 RS 触发器、D 触发器、JK 触发器、T 触发器和 T'触发器等。根据结构形式不同,又可分为基本 RS 触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器等。
SR 锁存器
SR 锁存器,有的教材也叫基本 RS 触发器,有与非门构成的也有或非门构成的。
- 或非门构成的 SR 锁存器
0 | 0 | Q |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | Q=Q'=0 |
[注]: 当和同时由 1 变为 0 ,状态不定
状态方程:
- 与非门构成的 SR 锁存器
1 | 1 | Q |
1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
0 | 0 | Q=Q'=1 |
[注]: 当和同时由 0 变为 1 ,状态不定
状态方程:
状态不定部分的波形图可以用阴影部分代替。
同步触发器
SR 锁存器的状态直接受输入信号控制,而一般将有时钟信号控制的锁存器叫做触发器。
同步 = 电平触发
电平触发,即电平为 1 期间,输入信号每次变化都将引起输出变化,发生多次翻转,这种现象也称 空翻 现象。所以这种器件的抗干扰能力还是比较低。
同步 RS 触发器
同步触发器即由电平触发的触发器,所以有的教材也称同步 RS 触发器为电平触发 SR 触发器或门控 SR 锁存器。
S | R | |
---|---|---|
0 | 0 | Q |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | Q=Q'=1 |
[注]: 当和同时由 1 变为 0 ,状态不定
状态方程:
还有一种具有异步置 1 和置 0 功能的同步 RS 触发器,当有置数信号的时候,无论时钟信号如何,触发器将立即置数,所以有个下标 D,也称直接置数。
同步 D 触发器
将同步 RS 触发器的 S 端和 R 端用非门连接在一起,形成新的 D 端,那么这就变成了同步 D 触发器。
D | |
---|---|
0 | 0 |
1 | 1 |
状态方程:
同步 JK 触发器
将同步 RS 触发器的 Q'端接到 S 端与非门的输入,Q 端接到 R 端与非门的输入,原来的 S 端变成 J 端,原来的 R 端变成 K 端,那么这就变成了同步 JK 触发器。
J | K | |
---|---|---|
0 | 0 | Q |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 |
状态方程:
同步 T 触发器
T | |
---|---|
0 | Q |
1 |
状态方程:
主从触发器
主从 = 脉冲触发
主从 RS 触发器
主从 RS 触发器的逻辑功能与同步 RS 触发器一致,故功能表、状态方程略。
主从 RS 触发器克服了 CP=1 期间触发器输出状态可能多次翻转,即“空翻”的问题。但同时还是受 RS = 0 条件的约束。
在绘制波形图时,注意要先绘制主触发器的输出波形,然后再绘制最终输出波形Q,一般来说,Q与相似且比晚半个时钟周期。例如下图:
主从 JK 触发器
主从 JK 触发器也是在主从 RS 触发器的基础上引入 Q 和 Q'两条反馈线转变而来。主从 JK 触发器的逻辑功能与同步 JK 触发器一致,故功能表、状态方程略。
与主从 RS 触发器一样,主从 JK 触发器同样可以防止触发器在 CP 作用期间可能发生多次翻转的现象,即不会出现空翻现象。
但它同时却出现了新的 一次翻转 现象。即在 CP = 1 期间,无论 J、K 变化多少次,只要其变化引起主触发器翻转了一次,在此 CP = 1 期间就不再变化了。这时,对应于 CP 下降沿的从触发器状态就既不由 CP 下降沿前的 JK 状态决定,也不由 CP 上升沿前的 J、K 状态决定,而是由引起主触发器这次变化的 J、K 状态所决定。因此,在时钟脉冲下降沿到达时,触发器接收这一时刻主触发器的状态,并发生状态转移。状态转移的结果就有可能与 JK 触发器的状态方程描述的转移结果不一致。
在绘制波形图时,一定要注意“一次翻转”特性,可以先(也可以不)绘制主触发器的输出波形,然后再绘制最终输出波形Q,这里,Q和就不一定相似了。例如下图:
边沿触发器
边沿触发器的输出仅在上升沿或下降沿的时刻发生变化,而在此之前和之后输入状态的变化对触发器的次态没有影响,因此其抗干扰能力比较强。
边沿触发器的符号特点是在时钟输入端有一个小三角,端口有小圆圈为下降沿触发,否则为上升沿触发。